JPH0825759B2 - シリカガラスの製造法 - Google Patents
シリカガラスの製造法Info
- Publication number
- JPH0825759B2 JPH0825759B2 JP21181488A JP21181488A JPH0825759B2 JP H0825759 B2 JPH0825759 B2 JP H0825759B2 JP 21181488 A JP21181488 A JP 21181488A JP 21181488 A JP21181488 A JP 21181488A JP H0825759 B2 JPH0825759 B2 JP H0825759B2
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- Japan
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- silica glass
- sol
- gel
- silica
- cracks
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- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C1/00—Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels
- C03C1/006—Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels to produce glass through wet route
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Silicon Polymers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光学用、半導体工業用、電子工業用、理化
学用等に使用されるシリカガラスの製造法に関する。
学用等に使用されるシリカガラスの製造法に関する。
（従来の技術） シリカガラスは耐熱性、耐食性および光学的性質に優
れていることから、半導体製造に欠かせない重要な材料
であり、さらには光ファイバやIC製造用フォトマスク基
板、TFT基板などに使用されその用途はますます拡大さ
れている。
れていることから、半導体製造に欠かせない重要な材料
であり、さらには光ファイバやIC製造用フォトマスク基
板、TFT基板などに使用されその用途はますます拡大さ
れている。
従来のシリカガラスの製造法には、天然石英を電気炉
または酸水素炎により溶解する方法、あるいは四塩化ケ
イ素を酸水素炎又はプラズマ炎中で高温酸化し溶解する
方法があるが、いずれの方法も製造工程に2000℃あるい
はそれ以上の高温を必要とするため、大量のエネルギー
を消費しまた製造時にそのような高温に耐える材料が必
要であり、また高純度のものが得にくいなど経済的、品
質的にいくつかの問題点をもっている。
または酸水素炎により溶解する方法、あるいは四塩化ケ
イ素を酸水素炎又はプラズマ炎中で高温酸化し溶解する
方法があるが、いずれの方法も製造工程に2000℃あるい
はそれ以上の高温を必要とするため、大量のエネルギー
を消費しまた製造時にそのような高温に耐える材料が必
要であり、また高純度のものが得にくいなど経済的、品
質的にいくつかの問題点をもっている。
これに対し、近年ゾル−ゲル法と呼ばれるシリカガラ
スを低温で合成する方法が注目されている。その概要を
簡単に述べる。
スを低温で合成する方法が注目されている。その概要を
簡単に述べる。
一般式Si（OR）４（R:アルキル基）で表わされるシリ
コンアルキシド（本発明に於いては、その重縮合物を含
む。例えば（RO）3Si・｛OSi（OR）２｝ｎ・OSi（OR）
３、（ｎ＝０〜８、R:アルキル基））に水（アルカリま
たは酸でpHを調整してもよい）を加え、加水分解し、シ
リカヒドロゾル（本発明に於てはシリカゾルという）と
する。この時、シリコンアルコキシドと水が均一な系と
なる様、一般には溶媒として適当なアルコールが添加さ
れている。このシリカゾルを静置、昇温、ゲル化剤の添
加等によってゲル化させる。その後ゲルを蒸発乾燥する
ことによりシリカ乾燥ゲルとする。この乾燥ゲルを適当
な雰囲気中で焼結することによりシリカガラスを得る。
コンアルキシド（本発明に於いては、その重縮合物を含
む。例えば（RO）3Si・｛OSi（OR）２｝ｎ・OSi（OR）
３、（ｎ＝０〜８、R:アルキル基））に水（アルカリま
たは酸でpHを調整してもよい）を加え、加水分解し、シ
リカヒドロゾル（本発明に於てはシリカゾルという）と
する。この時、シリコンアルコキシドと水が均一な系と
なる様、一般には溶媒として適当なアルコールが添加さ
れている。このシリカゾルを静置、昇温、ゲル化剤の添
加等によってゲル化させる。その後ゲルを蒸発乾燥する
ことによりシリカ乾燥ゲルとする。この乾燥ゲルを適当
な雰囲気中で焼結することによりシリカガラスを得る。
（発明が解決しようとする問題点） しかし、ゾル−ゲル法によるシリカガラスの製造には
まだ未解決の問題が残されている。特にゲルを乾燥して
いく過程でゲルにクラックや割れが発生し易く、クラッ
クや割れのないモノリシックな大形の乾燥ゲルを歩留り
良く製造することが困難である。
まだ未解決の問題が残されている。特にゲルを乾燥して
いく過程でゲルにクラックや割れが発生し易く、クラッ
クや割れのないモノリシックな大形の乾燥ゲルを歩留り
良く製造することが困難である。
本発明はクラックや割れの発生することのないシリカ
ガラスの製造法を提供するものである。
ガラスの製造法を提供するものである。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、ゾル−ゲル法によるシリカガラスの製造法
に於て、ゾル調整時に、シリコンアルキコシドの溶媒と
してＮ、Ｎ−ジメチルアセトアミドを含む溶媒を使用す
る共にポリ酢酸ビニルを添加することを特徴とするもの
である。
に於て、ゾル調整時に、シリコンアルキコシドの溶媒と
してＮ、Ｎ−ジメチルアセトアミドを含む溶媒を使用す
る共にポリ酢酸ビニルを添加することを特徴とするもの
である。
本発明において、シリコンアルコキシドのアルキル基
について，特に制限はないが、加水分解のし易さ、ゲル
化時間の点から，メチル基、エチル基、プロピル基、ブ
チル基を有するシリコンアルコキシドを使用することが
好ましい。またこれらのシリコンアルコキシドを部分的
に重合させたものを用いることもできる。
について，特に制限はないが、加水分解のし易さ、ゲル
化時間の点から，メチル基、エチル基、プロピル基、ブ
チル基を有するシリコンアルコキシドを使用することが
好ましい。またこれらのシリコンアルコキシドを部分的
に重合させたものを用いることもできる。
水と共に加える触媒は、塩基，酸等特に制限しない
が、ゲル化時間，また得られる乾燥ゲルの焼結のし易す
さの点から塩基の方が好ましい結果が得られる。
が、ゲル化時間，また得られる乾燥ゲルの焼結のし易す
さの点から塩基の方が好ましい結果が得られる。
ポリ酢酸ビニルの分子量については本発明では特に限
定を設けないが、水、溶媒への溶解性、ゾル中でのシリ
カ微粒子の成長が度合に応じて選択される。
定を設けないが、水、溶媒への溶解性、ゾル中でのシリ
カ微粒子の成長が度合に応じて選択される。
シリコンアルコキシドの溶媒として使用するＮ、Ｎ−
ジメチルアセトアミドの量に関しては本発明では特に限
定を設けないが、ゾル中でのシリカ微粒子の成長の度合
に応じて選択される。
ジメチルアセトアミドの量に関しては本発明では特に限
定を設けないが、ゾル中でのシリカ微粒子の成長の度合
に応じて選択される。
Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミドと共に用いられる溶媒
成分としては、メチルアルコール、エチルアルコール、
１−プロピルアルコール、２−プロピルアルコール、ブ
チルアルコール等のアルコール類、ジメチルエーテル等
のエーテル類、アセトン、エチルメチルケトン等のケト
ン類、酢酸エチル等のエステル類の少なくとも一種が使
用可能である。
成分としては、メチルアルコール、エチルアルコール、
１−プロピルアルコール、２−プロピルアルコール、ブ
チルアルコール等のアルコール類、ジメチルエーテル等
のエーテル類、アセトン、エチルメチルケトン等のケト
ン類、酢酸エチル等のエステル類の少なくとも一種が使
用可能である。
シリコンアルコキシドとポリ酢酸ビニル、溶媒及び水
とは生成するゾルをできるだけ均一なものとするために
スターラなどを用いてよく混合する。また超音波を照射
してもよい。ゾル調整時にシリカの微粒子を加えても良
い。
とは生成するゾルをできるだけ均一なものとするために
スターラなどを用いてよく混合する。また超音波を照射
してもよい。ゾル調整時にシリカの微粒子を加えても良
い。
生成したゾル溶液は手早く他の容器に移してゲル化さ
せる。ゲル化時には生成したゲルからの溶媒の発散を防
ぐために容器を密封することが好ましく、またゲル化時
の温度は０℃以上が好ましい。
せる。ゲル化時には生成したゲルからの溶媒の発散を防
ぐために容器を密封することが好ましく、またゲル化時
の温度は０℃以上が好ましい。
乾燥する工程では穴のある蓋に代えて、適当な雰囲気
下で乾燥収縮固化させて乾燥ゲルとする。その後ゲル−
ゾル法で焼結することによりシリカガラスを製造する。
下で乾燥収縮固化させて乾燥ゲルとする。その後ゲル−
ゾル法で焼結することによりシリカガラスを製造する。
ゲル化する工程、乾燥する工程、焼結する工程は一般
に用いられる条件が使用される。例えばそれぞれ、０℃
〜100℃で数分〜数10日放置、室温〜200℃で数時間〜数
10日放置、適当な雰囲気下で1000〜1400℃に50〜400℃
／時間の昇温速度で加熱する等である。
に用いられる条件が使用される。例えばそれぞれ、０℃
〜100℃で数分〜数10日放置、室温〜200℃で数時間〜数
10日放置、適当な雰囲気下で1000〜1400℃に50〜400℃
／時間の昇温速度で加熱する等である。
（作用） Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミド、ポリ酢酸ビニルの作
用については不明であるが、ゾル中でのシリカ微粒子の
生成、成長の制御、乾燥過程でゲル中に発生する応力の
緩和に寄与し、ゲルの大形化が可能になったものと考え
られる。
用については不明であるが、ゾル中でのシリカ微粒子の
生成、成長の制御、乾燥過程でゲル中に発生する応力の
緩和に寄与し、ゲルの大形化が可能になったものと考え
られる。
実施例１ シリコンテトラメトキシド:N、Ｎ−ジメチルアセトア
ミド＝1:1のモル比になるように調整し、メタノールを
Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミドと同量加えて撹拌し、更
にポリ酢酸ビニルをシリコンテトラメトキシド100重量
部に対して10重量部添加し均一溶液とした。この溶液に
濃度が0.01mol/のコリン水溶液をシリコンテトラメト
キシド１モルに対し４モル加え充分混合してシリカゾル
を得た。得られたゾルを直径200mmのテフロンをコーテ
ィングしたガラスシャーレに深さ10mmまで入れ密封して
室温でゲル化した。ゲル化した後穴のある蓋に代えて60
℃で14日間乾燥、その後170℃まで30℃／日で昇温し乾
燥してクラックや割れのない乾燥ゲルを得た。この乾燥
ゲルを空気中1300℃まで60℃／時間の速度で昇温加熱し
てクラックや発泡などのないシリカガラスを得た。この
シリカガラスには失透や気泡はなく品質の高いものであ
る。又分析の結果、このシリカガラスは市販のシリカガ
ラスとその特性が一致した。
ミド＝1:1のモル比になるように調整し、メタノールを
Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミドと同量加えて撹拌し、更
にポリ酢酸ビニルをシリコンテトラメトキシド100重量
部に対して10重量部添加し均一溶液とした。この溶液に
濃度が0.01mol/のコリン水溶液をシリコンテトラメト
キシド１モルに対し４モル加え充分混合してシリカゾル
を得た。得られたゾルを直径200mmのテフロンをコーテ
ィングしたガラスシャーレに深さ10mmまで入れ密封して
室温でゲル化した。ゲル化した後穴のある蓋に代えて60
℃で14日間乾燥、その後170℃まで30℃／日で昇温し乾
燥してクラックや割れのない乾燥ゲルを得た。この乾燥
ゲルを空気中1300℃まで60℃／時間の速度で昇温加熱し
てクラックや発泡などのないシリカガラスを得た。この
シリカガラスには失透や気泡はなく品質の高いものであ
る。又分析の結果、このシリカガラスは市販のシリカガ
ラスとその特性が一致した。
実施例２ シリコンテトラメトキシド:N、Ｎ−ジメチルアセトア
ミド＝1:1のモル比になるように調整し、メタノールを
Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミドの半量加えて撹拌し、更
にポリ酢酸ビニルをシリコンテトラメトキシド100重量
部に対して10重量部添加し均一溶液とした。この溶液に
濃度が0.01mol/のコリン水溶液をシリコンテトラメト
キシド１モルに対し４モル加え充分混合してシリカゾル
を得た。
ミド＝1:1のモル比になるように調整し、メタノールを
Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミドの半量加えて撹拌し、更
にポリ酢酸ビニルをシリコンテトラメトキシド100重量
部に対して10重量部添加し均一溶液とした。この溶液に
濃度が0.01mol/のコリン水溶液をシリコンテトラメト
キシド１モルに対し４モル加え充分混合してシリカゾル
を得た。
以下実施例１と同様の操作を行ってシリカガラスを得
た。このシリカガラスには失透や気泡はなく品質の高い
ものである。又分析の結果、このシリカガラスは市販の
シリカガラスとその特性が一致した。
た。このシリカガラスには失透や気泡はなく品質の高い
ものである。又分析の結果、このシリカガラスは市販の
シリカガラスとその特性が一致した。
比較例 溶媒としてＮ、Ｎ−ジメチルアセトアミドを用いず、
メタノールのみを用いた以外は実施例１と同様の操作を
行った結果、乾燥中ゲルにクラックや割れが発生し易か
った。
メタノールのみを用いた以外は実施例１と同様の操作を
行った結果、乾燥中ゲルにクラックや割れが発生し易か
った。
（発明の効果） 本発明によれば、大型のシリカガラスをゾル−ゲル法
によりクラックや割れを発生することなく、容易に製造
が可能となる。その大きさは基本的には制約がなく形状
も板状の物に限らず棒状、管状のものも製造可能となり
従来よりも安価に製造することができる。
によりクラックや割れを発生することなく、容易に製造
が可能となる。その大きさは基本的には制約がなく形状
も板状の物に限らず棒状、管状のものも製造可能となり
従来よりも安価に製造することができる。
又、本発明によりシリカガラスは従来より安価に製造
できるため、従来から使用されてきたIC製造用フォトマ
スク基材等の分野はもちろんのこと、これまで高価格の
ため使用されていなかった分野での需要の拡大も可能と
なる。
できるため、従来から使用されてきたIC製造用フォトマ
スク基材等の分野はもちろんのこと、これまで高価格の
ため使用されていなかった分野での需要の拡大も可能と
なる。
Claims (1)
- 【請求項１】シリコンアルコキシドを加水分解してシリ
カゾルとし、これをゲル化し、乾燥して乾燥ゲルとし、
次いで焼結するシリカガラスの製造法に於て、シリコン
アルコキシドを加水分解してシリカゾルとする段階で、
シリコンアルコキシドの溶媒としてＮ、Ｎ−ジメチルア
セトアミドを含む溶媒を使用すると共にポリ酢酸ビニル
を添加することを特徴とするシリカガラスの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21181488A JPH0825759B2 (ja) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | シリカガラスの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21181488A JPH0825759B2 (ja) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | シリカガラスの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0259448A JPH0259448A (ja) | 1990-02-28 |
| JPH0825759B2 true JPH0825759B2 (ja) | 1996-03-13 |
Family
ID=16612037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21181488A Expired - Lifetime JPH0825759B2 (ja) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | シリカガラスの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0825759B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0345519A (ja) * | 1989-07-13 | 1991-02-27 | Toyo Ink Mfg Co Ltd | 液相からのガラスの製造方法 |
-
1988
- 1988-08-26 JP JP21181488A patent/JPH0825759B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0259448A (ja) | 1990-02-28 |
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